Слюсарев Г.Г. - Расчет оптических систем (1975) (1060808), страница 77
Текст из файла (страница 77)
В качестве нллюсгрзпин приведем два примера рефлекторов, создающих требуемую картину равномерного распределения силы света в ааределеином телесном угле. 1, Фапетное зеркало, сосгэящее из плоских элементов, размеры которых подбираются таюш образом, чтобм аии были видны из фокуса параболоида пад заданным телесным углом Я. Форма нх должна бмть такова, чтобы между ними не было пустых (нерабочих) промежутков.
Наиболее пригодные фигуры дяя инх— трапеции,шестиугольника. Изготовлемне таких балетных зеркал ы! представляет большие затруднения, но, па-видимому, является наиболее действенным способом добиться искомого результата. 2. Параболоидальисе зеркало из достаточно тонкого лгеталла, иа ко1орое с помощью инструмента со сферическим наконечником наносятся через регулярные промежутки ямки равной глубины, заполняющие всю рабочую площадь параболондз без перекрытий (насколько это возможно). Каждая ямка должна вызывать рассея. нне лучей в заданном телесном угле Ц, для чего должно соблю.
зп даться приближенное условие — —. 2м, где (У вЂ” диаметр отверстия ямки; г — ее радиус кривизны; 2м --плоский угол рассеяния. Следует избежать как наличка промежутнов между ямкамн (они увеличивают осевую силу света), так и взаимного перекрытия «мок (оно умеиыпаег угол рассеяния). Фапетные и параболоилальиые зеркала вследствие неизбежных погрешностей изготовлення не могут обеспечить большой тоаностн ни в отношении равномерности силы света внутри дей.
ствующего конуса лучей, ни в опюшении соблюаения гранин освещаемого телесного угла; впрочем, особой точности в соблюдении этих величии обычно н не требуетсз. В. ОЯМВИНОЩ ВВРОАОЯООВО РВЭОЫОВтЫЯ в ОГО ЭЯОВВЫЭВ Осветительные системы со множеством источников света, расположенных на щите, приипипиальна не могут создавать равномерного освещения, по «райней мере без дополнительных приспссаблевий. )(аибзлее действенный способ добиться равномерности заключается в использовании одной дополнительной детали в оптической сисюме осветителя, в именно рассенвателя, иазначм иие которого состоит в том, чтобы иа некотором (по возможности небольшом) протяжении переьгешнвать световые потоки, освещающие экран.
Рассеиватель состоит из множества одинаковых, малых пс сравнению с сбдей площадью преломляющих элементов. Каждый элемент создает некую картину рассеяния, зависящую только от его формы (ие от размеров). Клин с преломляющнм углам а отклоняет лучи, падающие нв него, на угол (и — !)и в направлении, перпендикулярном ребру клима; после системы линз У.ты лучи перемещаютсн иа величину )П (л — !)и, гпе К вЂ” фокусйое расстояние систамы; л — поиазатель преломления сре1ы рассеивателя; при этом перемещение происходит в плоскости, перпендикулярной ребру клина.
Цилиндрическая канавка со сферическим профилем, расположенная вертинальва, создает в горизонтальном направлении равномерное рассеяние по длине ! , гдедт— !'(э — !) Р м ширина «анавки; г — радиус кривизны ее сечения. Конус атз 3 нас. Ш.зе с круглым основанием и углом у вершины (я — йх) вызывает рассеяние по анружиосгн, радиус которой К равен )(л — 1) а. Лииза с круглым основанием в радиусом г вызывает равномерное 1' (л — ! ) О рассеяние внугрн круга радиусом Й =- ; если линза ограничена прямоугольной оправой, рассеяние будет также ограничено прямоугольником. Действие любого злемсига нлн множества одинаковых эле.
ментов может быть экспериментально определено (н такая про. верка должна обязательно выполнязъся) с помощъю усгановкн Р,' ( нс. Ч1.29), которая состоит нэ помещаемопг в Фокусе объектива , ло жмможнщчи малого ксточника 5, «торого обьектива К, и экрана Э, г э' расположенного в его фекальной плоскоегн, р)спытуемый рассеннатепь Р г хг ставне перпендикулярно общей осл системы КГКь между объектнвамв н на экране наблюдаюг картину действия рассеивагеля. Ивмершгие освещенности в раэлячвых точках фигуры иа экране Э позволит проверить правильность изгоговления рассеивателн, а также узнать его дейсгвне ори включснюг в общую схему. Кроме перечисленнмх вариантов возможны и другие, например комбинапня двух групп канавок: одна вергикальнога направления, другая — Горизонтального с тем же илн другим значением радиуса «ривнзиы прямого сеченая «анавки.
Любопытно, что эффект сложения двух юаимно перпендикулярных систем канавок зависит ог того, нанесены ли они на одной стороне плоско- параллельной пластинки (причем все канавни касаются одной плоекостн, общей дпя всех канавок в параллельной образующим обеих систем) илн на разных сторонах. В первом случае на экране описанной выше установки Появляется крест с постепенно укеиьшающейся от гьенгрз перекрестия к краям освещенностью ветвей.
Ва втором слу'гас независимо от расешяинн, отделяющего две скстеыы каназок, на экране образуется равномерно освещенный прямоугольник, ллнна счорон когорого пропорниональна углу рассеяния, создаваемого гой нлн другой системой. Эги резульгаты могут быгь легко проверены расчетом. РВВИВ1 УВВВВИВВТВИВ И ВВВВГИТВИЫВЙ СИСТВИВ в нгавазгзен Вегвчииизв Выбор рзснолаженнв рассеивателя, Расслюгрим подробнее схему расположения узлов осветительной систеиы, оснащенкой большим числом светильников (рис.
Ч!.30). К щиту Н(Щ, прикреплены все светильника, участвующие в освещении экрана ЭЭ,. Все светильники должны быть одинаковы, излучать равные потоки и располагаться так, чтобы нк центры и з вертикальном, и в горизонтальном направлении накодилнсь на разных расшоаиияк р и р» друг от друга. Входные эрачни (т. е. круги, ограничиванвпне отверстия зеркал) лежат в некого. рой плоскости РР,. Оптическая система Л»Ь» изображает эту плоскость иа плоскость Р'Р(; вследствие аберраций системы Ь»Е» этн изображения искажены. Вше больше размыты яз-за расфокуснровки изображения зрачков в плоскости экрана ЭЭь особенно на его краза, но все же колебания освнценности, особенно в середние экрана, где аберрации малы, достаточно велики. р .щлп В переднем (юкусе Р сншмзм Е»Л» концентрируются изображения источников света, образуемые параболоидальаымн зеркалами, н оптнчесная система нх отбрасывает на бесконечность.
Пошому, если рассеиватель находится в фокальвой плоскости РР„ любой его элемент создает смещение лучей параллельно самим себе» фигура рассеивания ояределястся, нак унэаано выше (см. рис. У(.йй н текст нв стр. 473). Действие рвссеивателв. По фигуре рассеивания, т. е.
по распределению освещенности на экране установки, или из расчета можно определить результат действия рассеивателя на распределение освещенности яа экране ЭЭ», Пусть известны зависимость освещенности Е от координат у и ам»чки ва зеркале, а также распределение на экране установки (рнс. М.йу) каэффяциевта пропусиання К, орапаркиональнош освещенности на этом экране и являющегося функцией координат р и г, выраженных в тех же единицах (в том же мааотабе), что р н а. В результате действия рассеивателя мюмцевнасть Е в канвой точке экрана осветительной системы получается кан результат иеремешнвания всех осшщенвостей внутри некоюрого контура С, ограничивающего действие рассеивателв. Тогда усредненная освещенность в точке Ео с координатами р и з определяется формулой Е,= ~Е(р, з)7((р — б, з з)бд 6,, (77(дй) ятч если коэффициент )( нормирован согласно условюо Практический интерес представляют толька те рассенватели, для которых коэффициент К пасюянен.
Лля ннх формула (91.49) упрощается и принимает внд Ес= — ) Е(у, г)йубг, (Ч1.49') где я = ) уу Ыг — площадь, ограниченная контуром С. о Фахтическн расчет усредненной освещенности Еа ведетсп следующим,образам. Рассчитывается хад большего числа лучей, идущих ив разлипных точек источника на отражатели и оптическую систему; рассг энне между лучзмн зычнслзетса так, чтобы каждому элементу площади, ограниченному четырьмя лу. замп, соатвететковвл адкнакавый поток; прн этом освещенность в любом месте энраиа определяется числам лучей, падающих на одну и ту же плшцэдь. Усреднение, вызванное рассеивашлем, определяется простейшим образам — числом точек пересечения лучей, заключанчцпхся в фигуре рассеяния, создаваемой рассеивателем. Рассеиввтеэь яв цнлннлрвчешпш ааементав. Для тога чтобы выбрать наиболее радиальную форму элемеятов рассеивателя, необходимо учесть нх вовмажиштп в отношении уравнивания Освещенности и трудоемкость проггесса их изготовления.
Наиболее просто осуществляются рассенвателн, састонщне эз одинаковых цилиндрических канавок, распапаженных параллельно друг другу. Такие рассеиватсли усредняют освещенности в каком-нибудь определенном направлении, перпендикуляр. нам направлению канавок.
Они принесут папьзу, если выполнены два условия. 1. Распределение асвещеннасшй в одном направлении должно косить периодический карактер. Тогда, если длина прямой рассеянна, выаываемога канавками, равна периоду, та вдаль направлений прямой обеспечнваетс» постоянство усредненной асвещеннасти. Это можно доказать следующим образом, Не нарушая обпгности, будем считать, чта канавки горизонтальны и создают равномерное рассеяние в направлении у.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
